Ingeniería

1. FLUENCIA DEL ACERO
Curva tensión-deformación.
La fluencia o cedencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la
cual solo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a
la deformación elástica, quedando una deformación irreversible. Este fenómeno se
sitúa justo encima del límite elástico, y se produce un alargamiento muy rápido sin
que varíe la tensión aplicada. Mediante el ensayo de tracción se mide esta
deformación característica que no todos los materiales experimentan.
El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación
bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento,
proceso mediante el cual el material se deforma plásticamente.
Alcanzado el límite de fluencia se llegan a liberar las dislocaciones, produciéndose
una brusca deformación. La defomación en este caso también se distribuye
uniformemente a lo largo de la probeta, pero concentrándose en las zonas en las
que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Lüders). No todos los
materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre
la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara.
Se aprecia gráficamente en la curva tensión-deformación obtenida tras el ensayo
de tracción: el periodo de fluencia se sitúa en el 2.

2. LIMITES DE FLUENCIA
Diagrama de tracción del acero
El límite de fluencia es el punto donde comienza el fenómeno conocido
como fluencia, que consiste en un alargamiento muy rápido sin que varíe la
tensión aplicada en un ensayo de tracción. Hasta el punto de fluencia el material
se comporta elásticamente, siguiendo la ley de Hooke, y por tanto se puede definir
el módulo de Young. No todos los materiales elásticos tienen un límite de fluencia
claro, aunque en general está bien definido en la mayor parte de metales.
También denominado límite elástico aparente, indica la tensión que soporta una
probeta del ensayo de tracción en el momento de producirse el fenómeno de
la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las
deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la
deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS.
•Ductilidad, es la elongación que sufre la barra cuando se carga sin llegar a la
rotura. Las especificaciones estipulan que el estiramiento total hasta la falla, no
sea menor que cierto porcentaje mínimo (tabla 5.3) que varía con el tamaño y
grado de la propia barra (apartado
5.7.1).

3. •Dureza se define como la propiedad del acero a oponerse a la penetración de
otro material
•Resistencia a la tensión, Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra,
cuando se inicia la rotura, dividida por el área de sección inicial de la barra. Se
denomina también, más
precisamente, carga unitaria máxima a tracción.
Límite de fluencia, fy.- Es la tensión a partir de la cual el material pasa a s
ufrir deformaciones permanentes, es decir, hasta este valor de tensión, si
interrumpimos el traccionamiento de la muestra, ella volverá a su tamaño
inicial, sin presentar ningún tipo de deformación permanente, esta se llama
deformación elastica. El ingeniero utiliza el límite de fluencia de la barra para
calcular la dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas
hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este
punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.
En general, en el caso de los aceros de dureza natural, el límite de fluencia
coincide con el valor aparente de la tensión correspondiente al escalón de
cedencia. En los casos en que no aparece este escalón o aparece poco definido,
como suele ocurrir con los aceros estirados en frío, es necesario recurrir al valor
convencional establecido en las prescripciones, como se explica más abajo, para
aceros de resistencia mayor a 4200 Kg/cm2
Las barras con resistencias hasta 2800 Kg/cm2 presentan una curva elasto-
plástica, como se ve en la figura 5.10 a), entonces fy se identifica con claridad.
Para aceros de resistencias mayores, hasta 4200 Kg/cm2, la curva esfuerzo-
deformación unitaria puede ser elasto-plastica o no, dependiendo de las
propiedades del acero y del procesos de fabricación.
Para aceros de resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado de fluencia
no está definido, el código ACI especifica que el esfuerzo de fluencia, fy, debe

4. determinarse como el esfuerzo que corresponde a una deformación de 0.0035
cm/cm, tal como se muestra en la
Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico
máximo que puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante
para el diseñador.
Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico
máximo que puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante
para el diseñador.
La resistencia a la tensión se controla por un límite sobre la resistencia en el punto
de fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la resistencia real en el
punto de fluencia.
Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado, es hacia el
uso de barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado, dado que el uso
de estas conduce a una reducción significativa del tonelaje de acero y del tamaño
de los miembros estructurales de hormigón, lo que da por resultado economía en
la mano de obra y en otros materiales, se tiene un límite practico sobre cuan fuerte
debe ser el acero de refuerzo utilizado en una construcción estándar de Hormigón
armado: Todas las resistencias del acero tienen aproximadamente la misma
elongación para el mismo esfuerzo de tensión
aplicado (mismo módulo de elasticidad Es=2.1*106 Kg/cm2). Si un acero tien
e una resistencia en el punto de fluencia que es el doble de la de otro, puede
aplicarse el doble de esfuerzo, pero se obtendrá el doble de elongación. Con
cargas moderadas, el refuerzo de acero se estirará casi lo mismo que lo que
puede estirarse el hormigón que lo rodea sin agrietarse severamente; si se aplica
más carga, el acero puede soportar la carga con seguridad, pero el hormigón que
lo cubre se agrietará. Esto no sólo da mal aspecto sino
que, en general, permitirá la corrosión del refuerzo.

5. FIGURA 5.10 a) Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de Dureza
Natural Laminados en
Caliente; b) curvas típicas esfuerzo-deformación unitarias para barras de refuerzo
Nota: Las curvas están indicadas según su límite de fluencia

6. FIGURA 5.11 Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de resistencia
mayor a 4200 kg/cm2
En general, no se puede usar la mayor resistencia de los aceros con resistencias
en el punto de fluencia de 4200 Kg/cm2, como refuerzo estándar a la tracción, sin
causar el agrietamiento del hormigón, a menos que se tomen disposiciones
especiales en el diseño del miembro.
•Maleabilidad, es la capacidad que presenta el acero de soportar la deformac
ión, sin romperse, al ser sometido a un esfuerzo de compresión.
•Tenacidad, viene siendo la conjugación de dos propiedades: ductilidad y
resistencia. Un material tenaz será aquel que posee una buena ductilidad y una
buena resistencia al mismo
tiempo.
•Fatiga, cuando un elemento estructural se somete a cargas cíclicas, este puede
fallar debido a las grietas que se forman y propagan, en especial cuando se
presentan inversiones de
esfuerzos, esto es conocido como falla por fatiga, que puede ocurrir con esfuerzos

7. menores a la carga de deformación remanente.
Límite de fatiga. Se evalúa en un diagrama Esfuerzo máximo (resistencia a la
fatiga) vs. el número de ciclos hasta la falla, estos diagramas indican que la
resistencia a la fatiga, de un acero estructural, decrece con un aumento de número
de ciclos.
Estas propiedades se determinan mediante la realización de diferentes pruebas o
ensayos, para determinar qué material es el que emplearemos para el fin que le
queramos dar. En la tabla 5.3 se dan algunas características mecánicas para
diferentes grados y clases de aceros.